Синтез NiAI интерметаллического соединения в качестве металлической основы для твердооксидных топливных элементов
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2020.v74.i3.07Ключевые слова:
қатты оксидті отын элементтері (ҚООЭ), металл тіреуіші, интерметалды қосылыстар, жылулық жарылыс, адиабатикалық температура.Аннотация
Одной из перспективных областей применения пористых металлов являются твердооксидные топливные элементы на металлической несущей основе. Конструкции с металлической основой представляют повышенный интерес, благодаря возможности быстрого запуска, большей надежности, механической стабильности, стойкости к термоциклированию по сравнению с твердооксидных топливных элементов у которых в качестве несущей основы используется керамические электроды или электролит. Кроме того, стоимость топливных элементов может быть снижена при переходе к конструкции, в которой несущую функцию выполняет пористая металлическая пластина, а электролит и электроды нанесены в виде тонких пленок. В большинстве случаев для изготовления несущих металлических основ твердооксидных топливных элементов используют нержавеющие стали вследствие того, что они имеют коэффициент термического расширения (КТР), близкий к КТР других компонентов топливного элемента, и высокую стойкость к окислению. Однако при высоких температурах происходит реакция между Fe, Cr из металлической основы и Ni из анода, что приводит к снижению каталитической активности последнего. Для решения этой проблемы взаимодействие Cr c Ni является изготовление металлических основ на базе Ni, интерметаллических соединений Ni-Al. В настоящем обзоре мы подробно обсуждаем работ мировых ученых по синтезу интерметаллических соединений Ni-Al особенно методы, термодинамика синтеза, характеристики, параметры процесса и особенности реакции.
Библиографические ссылки
2 N. Mahato, A. Banerjee, et al, Progress in Materials Science, 72, 141-337 (2015).
3 T. Franco, M. Brandner, et al, ECS Trans, 25, 681-688 (2009).
4 L. Rose, O. Kesler, et al, Int J Green Energy, 6, 638-645 (2009).
5 J.A. Horton, C.T. Liu, and E.P. George Materials Science and Engineering: A., 192-193, 873-880 (1995).
6 H.Z. Cui, L.L. Cao and J. Wu, J. Porous Mater, 19, 415-422 (2012).
7 Deluque Toro C.E., Ramos de Debiaggi S. and Monti A.M. Physica B: Condensed Matter, 407(16), 3236-3239 (2012).
8 H.X. Dong, Y.H. He, et al, Microstructure Process, 528, 13-14 (2011).
9 Alizadeh Mostafa, Mohammadi Ghaffar. Mater. Lett., 67, 148-154 (2012).
10 Hammel E.C, Ihhodaro L.R and Okoli O.I. Ceramics International, 40, 15351-15370 (2014).
11 A.B. Medvedev, R.F. Trunin UFN, 182, 829-846 (2012). (in Russ)
12 Y.H. He, Y. Jiang, et al, Advanced Materials, 19(16), 2102-2106 (2007).
13 Y. Jiang, Y.H. He, et al, Intermetallics, 16(2), 327-332 (2008).
14 H. Nakajima, Fabrication, properties, and applications of porous metals with directional pores, Proc.. of the Japan Academy, Series B. ‒ 2010. ‒ Vol.86(9). ‒ P.884-899 (2010).
15 H.X. Dong, Y. Jiang, et al, Materials Chemistry and Physics, 122(2-3), 417-423 (2010).
16 Y. Han, J. Alloy. Comp., 741, 765-774 (2018).
17 M.B. Rahaei, D. Jia, Eng. Fract. Mech., 132, 136-146 (2014).
18 L.M. Pike, Y.A. Chang, and C.T. Liu, Intermetallics, 5(8), 601-608 (1997).
19 K. Matsuura, K. Ohsasa, et al, Met. Mater. Trans A., 30(6), 1605-1612 (1999).
20 J. Subrahmanyam, M. Vijayakumar, J. Mater. Sci., 27, 6249-6273 (1992).
21 J.C. Saraiva, D.B. Santos Materials Science Forum, 426-432, P.1619–1624 (2003).
22 W.L. Ren, J.T. Guo, et al, Materials Letters, 58(7-8), 1272-1276 (2004).
23 Yu.S. Nayborodenko, V.I. Itin, and K.V. Savitsky, Izv.vuzov. Physics, 10, 27-35 (1968). (in Russ)
24 A.G. Merzhanov, I.P. Borovinekaya, Dokl. AN SSSR, 204, 2, 366-369 (1972). (in Russ)
25 A.G. Merzhanov Physical chemistry. Contemporary issues, (Moscow, Chemistry, 1983), pp.6-45. (in Russ)
26 A.P. Amosov, I.P. Borovinskaya, and A.G. Merzhanov Poroshkovaya tekhnologiya samorasprostranyayushchegosya vysokotemperaturnogo sinteza materialov: Ucheb. posobiye, (Moscow, Mechanical Engineering, 1, 2007). (in Russ)
27 G.V. Samsonov, I.M.Vinitsky, Tugoplavkiye soyedineniya (Moscow, Metallurgy, 1976), 560p. (in Russ)
28 D.A. Frank-Kamsnetskiy, Diffuziya i teploperedacha v khimicheskoy kinetike, (Moscow, Science, 1967), 491p. (in Russ)
29 V.I. Itin, Yu.S. Nayborodenko, Vysokotemperaturnyy sintez intermetallicheskikh soyedineniy, (Tomsk, Izd-vo Tom. un-ta, 1989), 214p. (in Russ)
30 V.V. Barzykin, of Pure Appl.Chem., 64(7), 909-918 (1992).
31 K. Morsi, Materials Science and Engineering, A299, 1-15 (2001).
32 M. Suarez, A. Fernandez, et al, Sintering Applications, 320-342 (2013).
33 O.O. Ayodele, M.A. Awotunde, et al, Materials Today: Proceedings, 1-4 (2020).
34 O. Kubaschewski, C.B. Alcock, and P.J. Spencer Materials thermochemistry 6th ed., (Oxford: Pergamon, 1993).
35 A. Biswas, S.K. Roy, et al, Acta Materialia, 50(4), 757-773 (2002).
36 C.L. Yeh, W.Y. Sung, Journal of Alloys and Compounds, 384(1-2), 181-191 (2004).
37 C. Suryanarayana, Prog.Mater.Sci., 46, 1-184 (2001).
38 L. Takacs, Prog. Mater. Sci, 47, 355-414 (2002).
39 E.T. Kubaski, O.M. Cintho and J.D. Capocchi Powder Technology, 214(1), 77-82 (2011).
40 M.H. Enayati, F. Karimzadeh, and S.Z. Anvari, J. Mater. Process. Technol, 200, 312-315 (2008).
41 Y. Wang, Z. Wang, et al, Intermetallics, 16, 682-688 (2008).
42 X. Fan, L. Zhu and W. Huang, Journal of Alloys and Compounds, 729, 617-626 (2017).
43 A. Varma, J.P. Lebrat, Chemical Engineering Science, 47(9-11), 2179-2194 (1992).
44 S. Gennari, F. Maglia, Journal of Alloys and Compounds, 413(1-2), 232-238 (2006).
45 K.C. Patil, S.T. Aruna and T. Mimani. Combustion Synthesis: An Update Current Opinion in Solid State and Materials Science, 6, 507-512 (2002).
46 K.S. Martirosyan, Advances in Science and Technology, 63, 236-245 (2010).
47 J.W. McCauley, J.A. Puszynski. Int.J. of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 17(1), 58-75 (2008).
48 I.E. Gunduz, K. Fadenberger, et al, Applied Physics Letters, 93(13), 134-141 (2008).
49 R. Nikbakht, H. Assadi, Acta Materialia, 60(10), 4041-4053 (2012).
50 S.Y. Zhu, Q.L. Bi, et al, Wear, 274–275, 423-434 (2012).
51 V.V. Kurbatkina, E.I. Patsera, et al, Ceramics International, 44(4), 4320-4329 (2018).
52 S. Singrathai, V. Rachpech and S. Niyomwas, Energy Procedia, 9, 398-403 (2011).
53 Y.L. Zhang, J. Li, Y.Y. Zhang and D.N. Kang, Journal of Alloys and Compounds, 827, 154131 (2020).
54 Y.J. Yu, J.S. Zhou, et al, Wear, 274-275, 298-305 (2012).
55 Yu Y., Zhou J., Tribology International, 104, 321-327 (2016).
56 P. Zhu, J.C. Li and C.T. Liu. Materials Science and Engineering, A329-331, 57-68 (2002).
